RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Individuazione di nuove metodologie e realizzazione di strumentazione innovativa per la qualificazione metrologica di misuratori di energia elettrica operanti anche in regime non sinusoidale

Università di riferimento

Università degli Studi de L'AQUILA - INGEGNERIA ELETTRICA - ()

Responsabile dell'Unità di ricerca

Giovanni Bucci

Descrizione

In dettaglio, il progetto proposto dall’Unità di ricerca sarà articolato nella seguente serie di attività:

1. Studio delle tecniche di misura degli indici della qualità dell’alimentazione elettrica attualmente utilizzate, per la identificazione dei parametri che possano essere di interesse per la realizzazione di uno strumento di misura integrato di energia elettrica e di qualità dell’alimentazione. In tale fase saranno primariamente valutate le norme e le guide elaborate in ambito IEC ed IEEE, per consentire di identificare possibili tecniche di misura della qualità dell’alimentazione elettrica che forniscano risultati compatibili con la strumentazione analoga già presente sul mercato
2. Studio delle tecniche di misura dei parametri di potenza elettrica in condizioni di regime sinusoidale e non sinusoidale, con particolare attenzione per il confronto tra le differenti definizioni di potenza reattiva.
3. Studio delle caratteristiche e delle prestazioni dei trasduttori di corrente e tensione disponibili sul mercato e di quelli innovativi oggi in fase di sviluppo, con particolare attenzione per la risposta in frequenza, la linearità, la precisione, consumo e l’isolamento galvanico dal circuito di potenza.
4. Studio delle caratteristiche dei dispositivi di moltiplicazione analogica dei segnali, con tecnologia integrata, con particolare attenzione per i moltiplicatori ad effetto Hall, per la sintesi delle forme d’onda di potenza istantanea che saranno alla base della misura dei parametri di potenza.
5. Studio delle caratteristiche dei dispositivi e dei circuiti analogici sia tradizionali che innovativi di conversione ac/dc per la misura di parametri quali i valori di picco, medio e vero valore efficace da utilizzarsi per i segnali di tensione corrente e di potenza istantanee; saranno valutate le prestazioni in termini di risposta in frequenza, di linearità, precisione, consumo.
6. Sviluppo di un metodo di misura dei parametri di potenza elettrica basato sulla sintesi analogica della forma d’onda di potenza elettrica istantanea in un nodo della rete, a partire dai segnali di tensione e corrente, in regime monofase. Verranno analizzate le relazione esistenti tra i parametri misurati con i circuiti sopra indicati, quali valore medio, di picco ed efficace della potenza istantanea ed i parametri utilizzati in letteratura., ai fini della quantificazione dell’energia. Il metodo sviluppato avrà come ulteriori parametri in ingresso analoghi parametri misurati sulle forme d’onda di tensione e corrente.
7. Per le applicazioni in sistemi trifase verrà studiata una estensione del metodo precedente che permetta la sintesi della forma d’onda di potenza istantanea complessiva; verranno anche studiati metodi per la valutazione del grado di dissimmetria delle tensioni e di squilibrio dei carichi.
8. Simulazione con personal computer dei metodi di misura descritti nei due punti precedenti, per la valutazione delle loro prestazioni e delle eventuali criticità; in dettaglio, verranno simulate condizioni di carico reali, con presenza di disturbi sulle forme d’onda di tensione e corrente, e confrontati i risultati ottenuti con il metodo proposto e con l’applicazione di tecniche tradizionali.
9. Implementazione di una stazione di misura basata su personal computer; la stazione avrà in ingresso una sezione analogica per la conversione dei segnali in accordo con quanto descritto nei punti 3-4-5. La stazione sarà dotata di un sistema di acquisizione dati per l’acquisizione dei valori in uscita dai circuiti di conversione ac/dc descritti; sulla stessa stazione verrà implementato un algoritmo che elabora i dati acquisiti per la determinazione dei parametri di potenza, energia e qualità. Tale algoritmo sarà sviluppato in modo da poter essere implementato su dispositivi quali microcontrollori e DSP a basso costo.
10. Studio delle caratteristiche dei microcontrollori e dei DSP reperibili sul mercato che possano essere adatti all’implementazione della tecnica di misura descritta.
11. Realizzazione di uno o più prototipi di misuratori di energia e qualità dell’alimentazione in accordo con le metodologie di misura sopra descritte.
12. Ampia verifica sperimentale delle prestazioni dei misuratori sviluppati, con particolare attenzione al funzionamento in regime non sinusoidale ed al soddisfacimento delle specifiche indicate nella direttiva MID.

Tutte le attività sopra descritte verranno svolte in coordinamento e collaborazione con le altre Unità di ricerca inserite nel presente progetto, in particolare per la scelta delle forme d’onda e le procedure di test da adottare in fase di verifica sperimentale.